CN113323582A - 方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种方形冲击钻结构，包括方钻转杆、方形钻筒、转盘和弹性储能装置；方形钻筒的上壁的下表面以方钻转杆为圆心呈中心对称分布有多个滑动件a；方形钻筒的上壁的下方位置的方钻转杆与水平设置的转盘固定连接，转盘的上表面以方钻转杆为圆心呈中心对称分布有多个滑动件b；弹性储能装置包括弹性件和弹性件底座，弹性件底座与方钻转杆高度相对固定，弹性件设置在弹性件底座与方形钻筒的上壁之间。本发明还提供了一种含有上述结构的旋挖机钻头及应用。该方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头的冲击力大，工作效率高，可以对硬质地层进行掘进，可以与钻机连接使用，不需要在施工工地另外设置压力设备。
Description
技术领域
本发明涉及方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头及应用，属于工程施工方形孔打孔设备领域。
背景技术
为保障施工安全和提高施工效率，当大型机械能到抗滑桩施工场地时一般考虑用机械开挖抗滑桩。由于方形抗滑桩较圆形抗滑桩在抵抗推力方面更优，因此设计的抗滑桩主要以方形桩为主，当前并没有一种可以一次性机械成方形孔的施工工艺。
方形孔的施工步骤为，利用旋挖钻机，先用圆钻头先导孔，钻取大部分的土体，然后放入方形切刀，使用压力设备挤压自制的方形切刀，对孔壁进行修整，钻渣土填满钻孔时，改用圆形钻头将钻渣土移出孔外，重复以上步骤直至打孔完成。
现有技术中利用压力设备挤压方形切刀对孔壁进行切割修整，当施工地点地层较坚硬，钻头冲击力度小，钻进速度十分缓慢，方形切刀很难向下对孔壁进行切割，且圆形钻使用转动设备打钻，方形钻使用挤压设备向下打钻，需要两种不同的动力设备，所以有必要设计一种大冲击力、通用的方形冲击钻。
发明内容
本发明为了解决上述问题提供了方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头及应用，目的在于：该方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头的冲击力大，工作效率高，可以对硬质地层进行掘进，可以与通用钻机连接使用，不需要在施工工地另外设置专用的压力设备。
本发明为实现上述目的提供了方形冲击钻结构，包括方钻转杆、方形钻筒、转盘和弹性储能装置；所述方形钻筒为下端开口的方盒状钻头，所述方形钻筒的上壁的下表面以方钻转杆为圆心呈中心对称分布有多个滑动件a；所述方钻转杆的下端穿过所述方形钻筒的上壁，所述方形钻筒的上壁的下方位置的所述方钻转杆与水平设置的转盘固定连接，所述转盘的上表面以方钻转杆为圆心呈中心对称分布有多个滑动件b；所有所述滑动件a所围成圆形的直径与所述滑动件b所围成圆形的直径相同；所述弹性储能装置包括弹性件和弹性件底座，所述弹性件底座与所述方钻转杆高度相对固定，所述弹性件设置在所述弹性件底座与所述方形钻筒的上壁之间。
该方形冲击钻结构的工作原理是：方钻转杆正时针旋转，连接在方钻转杆上的转盘一起转动，滑动件b也同时正时针旋转，滑动件b旋转到滑动件a处，使滑动件a受到正时针的旋转力，因滑动件a与方形钻筒固定连接，方形钻筒又受到施工孔壁的限位导向对抗住正时针的旋转力，滑动件b继续正时针旋转，挤压使滑动件a向上运行，同时整个方形钻筒都向上运行，弹性件底座与方形钻筒上壁的距离产生变化使弹性件储能，当滑动件b旋转到与滑动件a分离，方形钻筒由自重与弹性件作用迅速的向下运行，冲击施工孔需要切割的部位。
进一步的是，为了防止方形钻筒转动，使打孔规则直上直下，该方形冲击钻结构还包括基座，所述基座包括一个支撑平台，所述支撑平台向所述方形钻筒的下部四个角分别延伸出一个支撑腿，所述方钻转杆的下端设置球头，所述球头抵触在所述支撑平台上设置的碗座上，所述支撑腿上设置有多根竖直的导向柱a，所述方形钻筒的上壁设置有与所述导向柱a位置相对应的导向孔a，所述方形钻筒利用所述导向柱a导向做上下运动。
进一步的是，为了实现方形钻筒上升中积蓄弹性势能，所述导向柱a的上端穿过所述方形钻筒的上壁到达所述方形钻筒的上方，所述导向柱a的上端设置弹性件底座，所述导向柱a在弹性件底座和方形钻筒之间套装弹性件，所述弹性件为弹簧。
进一步的是，为了可以将弹性件底座拆除，以可以将基座从方形钻筒上取下，方便修理方形钻筒内侧部件，所述弹性件底座包括底板和螺栓a，所述螺栓a拧进所述导向柱a将所述底板固定在导向柱a上。
进一步的是，为了对方形钻筒进一步的导向抗扭，所述方形钻筒的侧壁相交的四个角位置设置导向所述支撑腿的抗扭导向板，所述方形钻筒的上壁的上表面设置四个抗扭轮，四个所述抗扭轮分别设置在所述方形钻筒的四个侧壁位置的抵抗扭力的一侧，四个所述抗扭轮均垂直于所在位置的方形钻筒侧壁。
进一步的是，为了保证对方形钻筒导向的平稳，所述导向柱a共设置四个，且分别设置在四个所述支撑腿上。
进一步的是，为了使方形钻筒能够砸击基座，基座能够和方形钻筒共同向下方运动，所述方形钻筒的侧壁相交的四个角的下部设有缺口，四个所述支撑腿分别伸长至四个该缺口位置，所述方形钻筒下降到最大位置，四个缺口位置的所述方形钻筒与四个所述支撑腿分别接触。
进一步的是，为了使导向柱a对方形钻筒的导向作用更好，限制方形钻筒与基座的最大间距，防止方形钻筒对弹簧压缩超过弹簧的最大耐受行程，所述方形钻筒的上壁的下表面在导向孔a位置固定设置竖直的导向套a，所述导向套a上设置有竖直的长条形的贯穿所述导向套a侧壁的限位孔a，所述导向柱a上设置有横置的伸入限位孔a的限位柱a。
进一步的是，为了减少滑动件a和滑动件b之间的磨损，所述滑动件a为滚轮，所述滑动件b为楔形块。
进一步的是，为了使滑动件a和滑动件b相对运动过中两者接触面增大，延长滑动件a和滑动件b的使用寿命，所述滚轮为横置的锥台形，且内侧直径小于外侧直径。
进一步的是，弹性储能装置的设置方式不止上面所述的设置方式，还可以将基座作为弹性件底座，弹性件为弹簧或者皮筋等，弹性件的两端固定在基座和方形钻筒的上壁，方形钻筒远离基座，弹性件伸长蓄能；还可以将转盘作为弹性件底座，弹性件为弹簧或者皮筋等，弹性件的两端固定在基座和方形钻筒的上壁，方形钻筒远离基座，弹性件伸长蓄能；还可以在方形钻筒上方位置的方钻转杆的侧壁上转动卡设弹性件底座，导向柱a上端穿过弹性件底座并对弹性件底座进行导向，防止弹性件底座转动，弹性件设置在方形钻筒上壁和弹性件底座之间，弹性件为弹簧或者弹性气囊等，方形钻筒远离基座，弹性件压缩蓄能；以及可能有其它的设置方式。
进一步的是，该方形冲击钻结构改变方形钻筒的形状，以达到可以打各种异型孔的目的，比如三角孔、五星孔、梯形孔等。
本发明还提出了一种带有上述的方形冲击钻结构的旋挖机钻头。
本发明还提出了带有上述的旋挖机钻头在旋挖机钻孔上的应用。
本发明的有益效果是：
1.该方形冲击钻结构、含有该结构的旋挖机钻头的冲击力大，工作效率高，可以对硬质地层进行掘进，通用性好，可以与通用钻机连接使用，不需要在施工工地另外设置专用的压力设备。
2.该方形冲击钻结构还包括基座，所述基座上设置有多根竖直的导向柱a，所述方形钻筒利用所述导向柱a导向做上下运动，防止方形钻筒转动，使打孔规则直上直下。
3.所述导向柱a的上端穿过所述方形钻筒的上壁到达所述方形钻筒的上方，所述导向柱a的上端设置弹性件底座，所述导向柱a在弹性件底座和方形钻筒之间套装弹性件，所述弹性件为弹簧，实现方形钻筒上升中积蓄弹性势能。
4.所述弹性件底座包括底板和螺栓a，所述螺栓a拧进所述导向柱a将所述底板固定在导向柱a上，可以将弹性件底座拆除，以可以将基座从方形钻筒上取下，方便修理方形钻筒内侧部件。
5.所述方形钻筒的侧壁相交的四个角位置设置导向所述支撑腿的抗扭导向板，所述方形钻筒的上壁的上表面设置四个抗扭轮，进一步的导向抗扭。
6.所述方形钻筒的侧壁相交的四个角的下部设有缺口，四个所述支撑腿分别伸长至四个该缺口位置，所述方形钻筒下降到最大位置，四个缺口位置的所述方形钻筒与四个所述支撑腿分别接触，使方形钻筒能够砸击基座，基座能够和方形钻筒共同向下方运动。
7.所述方形钻筒的上壁的下表面在导向孔a位置固定设置竖直的导向套a，所述导向套a上设置有竖直的长条形的贯穿所述导向套a侧壁的限位孔a，所述导向柱a上设置有横置的伸入限位孔a的限位柱a，使导向柱a对方形钻筒的导向作用更好，限位孔a限制方形钻筒与基座的最大间距，防止方形钻筒对弹簧压缩超过弹簧的最大耐受行程。
8.所述滑动件a为滚轮，所述滑动件b为楔形块，减少滑动件a和滑动件b之间的磨损。
附图说明
图1是本发明整体示意图。
图2是本发明纵向剖视图。
图3是本发明方形钻筒仰视45°示意图。
图4是本发明方钻转杆和转盘连接示意图。
图5是本发明基座和导向柱a连接示意图。
图6是本发明方形钻筒和抗扭轮连接示意图。
图7是本发明的方钻转杆的公方头和母方头拆开的示意图。
图中：1、方钻转杆；1-1、球头；1-2、公方头；1-3、母方头；1-4、卡位平台；1-5、强化连接平台；1-6、加强筋；2、方形钻筒；2-1、导向板；3、转盘；4、滑动件a；5、滑动件b；6、弹性件；7、弹性件底座；7-1、底板；7-2、螺栓a；8、基座；8-1、支撑平台；8-2、支撑腿；9、导向柱a；9-1、限位柱a；10、导向套a；10-1、限位孔a；11、抗扭轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
在实施例1中，如图1至图7所示的方形冲击钻结构，包括方钻转杆1、方形钻筒2、转盘3和弹性储能装置；
所述方形钻筒2为下端开口的方盒状钻头，所述方形钻筒2的上壁的下表面以方钻转杆1为圆心呈中心对称分布有多个滑动件a4；
所述方钻转杆1的下端穿过所述方形钻筒2的上壁，所述方形钻筒2的上壁的下方位置的所述方钻转杆1与水平设置的转盘3固定连接，所述转盘3的上表面以方钻转杆1为圆心呈中心对称分布有多个滑动件b5；
所有所述滑动件a4所围成圆形的直径与所述滑动件b5所围成圆形的直径相同；
所述弹性储能装置包括弹性件6和弹性件底座7，所述弹性件底座7与所述方钻转杆1高度相对固定，所述弹性件6设置在所述弹性件底座7与所述方形钻筒2的上壁之间。
基于以上实施方式，该方形冲击钻结构还包括基座8，所述基座8包括一个支撑平台8-1，所述支撑平台8-1向所述方形钻筒2的下部四个角分别延伸出一个支撑腿8-2，所述方钻转杆1的下端设置球头1-1，所述球头1-1抵触在所述支撑平台8-1上设置的碗座上，所述支撑腿8-2上设置有多根竖直的导向柱a9，所述方形钻筒2的上壁设置有与所述导向柱a9位置相对应的导向孔a，所述方形钻筒2利用所述导向柱a9导向做上下运动。
基于以上实施方式，所述导向柱a9的上端穿过所述方形钻筒2的上壁到达所述方形钻筒2的上方，所述导向柱a9的上端设置弹性件底座7，所述导向柱a9在弹性件底座7和方形钻筒2之间套装弹性件6，所述弹性件6为弹簧。
基于以上实施方式，所述弹性件底座7包括底板7-1和螺栓a7-2，所述螺栓a7-2拧进所述导向柱a9将所述底板7-1固定在导向柱a9上，可以将弹性件底座拆除，以可以将基座从方形钻筒上取下，方便修理方形钻筒内侧部件。
基于以上实施方式，所述方形钻筒2的侧壁相交的四个角位置设置导向所述支撑腿8-2的抗扭导向板2-1，所述方形钻筒2的上壁的上表面设置四个抗扭轮11，四个所述抗扭轮11分别设置在所述方形钻筒2的四个侧壁位置的抵抗扭力的一侧，四个所述抗扭轮11均垂直于所在位置的方形钻筒侧壁。
基于以上实施方式，所述方形钻筒2的侧壁相交的四个角的下部设有缺口，四个所述支撑腿8-2分别伸长至四个该缺口位置，所述方形钻筒2下降到最大位置，四个缺口位置的所述方形钻筒2与四个所述支撑腿8-2分别接触，在方形钻筒2和支撑腿8-2的接触位置分别设置有抗砸击的砸击块，使方形钻筒能够砸击基座，基座能够和方形钻筒共同向下方运动。
基于以上实施方式，所述方形钻筒2的上壁的下表面在导向孔a位置固定设置竖直的导向套a10，所述导向套a10上设置有竖直的长条形的贯穿所述导向套a10侧壁的限位孔a10-1，所述导向柱a9上设置有横置的伸入限位孔a的限位柱a9-1。
基于以上实施方式，所述滑动件a4为滚轮，所述滚轮的轴线均水平，所述滚轮的轴线均与所述方钻转杆1的轴线相交，所述滑动件b5为楔形块，所述滚轮为横置的锥台形，且内侧直径小于外侧直径，减少滑动件a和滑动件b之间的磨损。
基于以上实施方式，所述方钻转杆1还包括公方头1-2和母方头1-3；公方头1-2为内方外方的方形柱；母方头1-3的外侧面为圆形，母方头1-3的上部设有用于插入公方头1-2下部的方形孔，下端连接球头1-1；公方头1-2上设有多个横置的销孔，外接钻杆通过公方头1-2上部的销孔与公方头1-2相销接，公方头1-2和母方头1-3通过公方头1-2下部的销孔相销接；公方头1-2的中间位置的侧壁上连接卡位平台1-4，上端位置侧壁上连接强化连接平台1-5，卡位平台1-4与强化连接平台1-5之间位置的公方头1-2的侧壁交接的四条棱位置分别设置一条加强筋1-6；公方头1-2为四条钢板相焊接成的方形柱，并使用卡位平台1-4、强化连接平台1-5和加强筋1-6加强公方头1-2的焊接强度，卡位平台1-4且可以防止公方头1-2完全掉入母方头1-3，卡位平台1-4落在母方头1-3上端面，公方头1-2下部的销孔与母方头1-3上的销孔对应。
实施例2
与实施例1的弹性储能装置的设置方式不同，可以将基座作为弹性件底座，弹性件为弹簧或者皮筋等，弹性件的两端固定在基座和方形钻筒的上壁，方形钻筒远离基座，弹性件伸长蓄能。
实施例3
与实施例1和2的弹性储能装置的设置方式不同，可以将转盘作为弹性件底座，弹性件为弹簧或者皮筋等，弹性件的两端固定在基座和方形钻筒的上壁，方形钻筒远离基座，弹性件伸长蓄能。
实施例4
与实施例1-3的弹性储能装置的设置方式不同，还可以在方形钻筒上方位置的方钻转杆的侧壁上转动卡设弹性件底座，导向柱a上端穿过弹性件底座并对弹性件底座进行导向，防止弹性件底座转动，弹性件设置在方形钻筒上壁和弹性件底座之间，弹性件为弹簧或者弹性气囊等，方形钻筒远离基座，弹性件压缩蓄能。
基于实施例1-4任一个实施例的实施方式，该方形冲击钻结构改变方形钻筒的形状，以达到可以打各种异型孔的目的，比如三角孔、五星孔、梯形孔等。
本发明还提出了一种带有上述的方形冲击钻结构的旋挖机钻头。
本发明还提出了带有上述的旋挖机钻头在旋挖机钻孔上的应用。
在相同地质条件下，5m*3m的方形孔，10米预设打孔深度，现有的方形切刀对施工孔的压力大概为3吨，施工时间需要大概3小时，使用实施例1的方形冲击钻时，对施工孔的冲击力大概为15吨，施工时间缩短至大概10分钟。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.方形冲击钻结构，其特征在于：包括方钻转杆(1)、方形钻筒(2)、转盘(3)和弹性储能装置；
所述方形钻筒(2)为下端开口的方盒状钻头，所述方形钻筒(2)的上壁的下表面以方钻转杆(1)为圆心呈中心对称分布有多个滑动件a(4)；
所述方钻转杆(1)的下端穿过所述方形钻筒(2)的上壁，所述方形钻筒(2)的上壁的下方位置的所述方钻转杆(1)与水平设置的转盘(3)固定连接，所述转盘(3)的上表面以方钻转杆(1)为圆心呈中心对称分布有多个滑动件b(5)；
所有所述滑动件a(4)所围成圆形的直径与所述滑动件b(5)所围成圆形的直径相同；
所述弹性储能装置包括弹性件(6)和弹性件底座(7)，所述弹性件底座(7)与所述方钻转杆(1)高度相对固定，所述弹性件(6)设置在所述弹性件底座(7)与所述方形钻筒(2)的上壁之间。
2.根据权利要求1所述的方形冲击钻结构，其特征在于：还包括基座(8)，所述基座(8)包括一个支撑平台(8-1)，所述支撑平台(8-1)向所述方形钻筒(2)的下部四个角分别延伸出一个支撑腿(8-2)，所述方钻转杆(1)的下端设置球头(1-1)，所述球头(1-1)抵触在所述支撑平台(8-1)上设置的碗座上，所述支撑腿(8-2)上设置有多根竖直的导向柱a(9)，所述方形钻筒(2)的上壁设置有与所述导向柱a(9)位置相对应的导向孔a，所述方形钻筒(2)利用所述导向柱a(9)导向做上下运动。
3.根据权利要求2所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述导向柱a(9)的上端穿过所述方形钻筒(2)的上壁到达所述方形钻筒(2)的上方，所述导向柱a(9)的上端设置弹性件底座(7)，所述导向柱a(9)在弹性件底座(7)和方形钻筒(2)之间套装弹性件(6)，所述弹性件(6)为弹簧。
4.根据权利要求3所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述弹性件底座(7)包括底板(7-1)和螺栓a(7-2)，所述螺栓a(7-2)拧进所述导向柱a(9)将所述底板(7-1)固定在导向柱a(9)上。
5.根据权利要求2所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述方形钻筒(2)的侧壁相交的四个角位置设置导向所述支撑腿(8-2)的抗扭导向板(2-1)，所述方形钻筒(2)的上壁的上表面设置四个抗扭轮(11)，四个所述抗扭轮(11)分别设置在所述方形钻筒(2)的四个侧壁位置的抵抗扭力的一侧，四个所述抗扭轮(11)均垂直于所在位置的方形钻筒侧壁。
6.根据权利要求2所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述方形钻筒(2)的侧壁相交的四个角的下部设有缺口，四个所述支撑腿(8-2)分别伸长至四个该缺口位置，所述方形钻筒(2)下降到最大位置，四个缺口位置的所述方形钻筒(2)与四个所述支撑腿(8-2)分别接触。
7.根据权利要求2所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述方形钻筒(2)的上壁的下表面在导向孔a位置固定设置竖直的导向套a(10)，所述导向套a(10)上设置有竖直的长条形的贯穿所述导向套a(10)侧壁的限位孔a(10-1)，所述导向柱a(9)上设置有横置的伸入限位孔a的限位柱a(9-1)。
8.根据权利要求1所述的方形冲击钻结构，其特征在于：所述滑动件a(4)为滚轮，所述滑动件b(5)为楔形块。
9.带有权利要求1-8任一项所述的方形冲击钻结构的旋挖机钻头。
10.根据权利要求9所述的旋挖机钻头在旋挖机钻孔上的应用。
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